Особенности химического состава растительных остатков степных сообществ Монголии
Автор: Буянтуева Любовь Батомункуевна, Баттогтох Баярмаа, Абидуева Елена Юрьевна
Журнал: Вестник Бурятского государственного университета. Философия @vestnik-bsu
Рубрика: Химия
Статья в выпуске: 3, 2011 года.
Бесплатный доступ
Проведено исследование химического состава степных растений Монголии. Изученные степные фитоценозы по содержанию основных органических соединений (белков, жиров и клетчатки) имеют хорошую питательную ценность. Согласно нормам обеспеченности растений микроэлементами отмечен дефицит цинка и меди. С целью профилактики заболеваний, связанных с дефицитом данных микроэлементов необходима оптимизация содержания их путем обогащения ими кормовых растений.
Органические вещества, растительный опад, макро-, микроэлементный состав, ветошь, фитомасса, кормовая ценность, нейтрально-детергентной клетчатки, кислотно-детергентная клетчатка
Короткий адрес: https://sciup.org/148180180
IDR: 148180180
Текст научной статьи Особенности химического состава растительных остатков степных сообществ Монголии
Степи Монголии играют исключительно важную роль в жизни и хозяйственной деятельности их жителей. Они широко используются под пастбища и являются дешевым источником кормов для основной отрасли сельского хозяйства – животноводства. Степные растительные сообщества в сравнении с другими типами растительности испытывают наибольшее антропогенное воздействие. В ре- зультате происходит нарушение их структуры и как следствие изменение химического состава. Исследование особенностей химического состава степных экосистем Монголии является актуальным в связи с необходимостью сохранения и рационального использования этих уникальных природных экосистем.
Основной целью нашей работы было исследование химического состава растительных остатков степных фитоценозов Монголии.
Объект и методы исследования
Для исследования химического состава растительных остатков использовали надземные (живые и мертвые) и подземные части (корни) растений степных фитоценозов Монголии: змеевково-ковыльного сообщества из караганы, разнотравно-змеевково-ковыльного , мятликово-ковыльного и житняково-змеевково-ковыльного сообществ.
Сбор растительного материала проводился в период массовой вегетации в 2010 г. на территории аймаков Хэнтэй, Сухэ-Баатор и Дорнод.
Химический анализ включал определение органического вещества и элементного состава растительного опада. Целлюлозу определяли по модифицированному методу Кюршнера-Ганека, лигнин – по методу Классона, жиры методом экстракции в аппарате Сокслета. Содержание протеина рассчитывали по общему азоту умножением на коэффициент 6,25. Сахар, крахмал определяли методом экстракции с антроновым реактивом. Содержание фракций клетчатки ADE и NDE (нейтральнодетергентной и кислотно-детергентной клетчатки) определяли с помощью кислотного и нейтрального детергента [1]. Определение содержания Fe, Cu, Zn, Mn, Co, Cr, Cd, в полученных минерализатах осуществляли на атомно-абсорбционном спектрофотометре SOLAAR M6; Са и Mg – комплексонометрическим методом; N –титриметрическим методом по Кьельдалю, P – фотометрическим ванадие-вомолибдатным методом; Na, К – определяли методом пламенной фотометрии (фотометр ПФ-1) [2].
Результаты исследования
Знание химического состава растительных остатков дает представление о кормовой их ценности. От качества корма зависит поедаемость, перевариваемость и соответственно уровень продуктивности животных [3, 4]. При этом одной из важнейших характеристик качества растений является содержание в них основного питательного вещества – протеина. В зеленой фитомассе исследуемых растительных образцов содержание белков составляет от 10,2 до 13,4%. Больше всего протеинов (13,4%) обнаружено в растительных остатках змеевково-ковыльного сообщества, произрастающего на территории аймака Хэнтэй. В мертвой надземной фитомассе количество белка заметно снижается и составляет от 6,50 до 7,44%. В подземной фитомассе содержание белка составляет 7,75-9,31%.
Одним из основных критериев качества растений служит содержание клетчатки. При высоком (больше 25% в пересчете на сухое вещество), а также низком содержании клетчатки происходит снижение перевариваемости и усвояемости растительных остатков животными. Кроме того, целлюлоза способна связывать доступную воду, поэтому низкое его содержание вызывает у животных нарушение водного баланса. В зеленой фитомассе исследованных растительных образцов содержание целлюлозы составляет от 23,6-27,4%. В мертвой надземной фитомассе и в корнях количество клетчатки значительно увеличивается и составляет от 28,3 до 43,1% и от 28,3 до 35,1% соответственно. Для объективной характеристики поедаемости и перевариваемости животными степных растений исследуемых фитоценозов были исследованы запасы нейтрально-детергентной клетчатки (NDF) и кислотно-детергентной клетчатки (ADF). Содержание NDF и ADF в живой надземной фитомассе составило 46,2-49,5 и 32,9-35,4% соответственно. Полученные данные соотношения двух этих фракций (1:1,1-1,4) соответствуют нормальному процессу пищеварения и усвоения питательных веществ животными (табл. 1).
Таблица 1
Органические вещества растительного опада степных сообществ Монголии (в %, в воздушно-сухом веществе)
|
Растительные образцы |
Площадки |
Влаж ность |
Органические вещества, в % |
Зола |
ADE |
NDE |
||||
|
сахар |
жиры |
крахмал |
сырой протеин |
сырая клетчатка |
||||||
|
Зеленая фитомасса |
1 |
5,6 |
7,20 |
2,28 |
1,78 |
12,1 |
23,6 |
7,25 |
3,4 |
46,8 |
|
2 |
6,8 |
15,20 |
3,74 |
2,68 |
11,4 |
24,7 |
5,66 |
32,9 |
46,2 |
|
|
3 |
5,0 |
5,60 |
3,68 |
6,88 |
13,4 |
25,1 |
5,51 |
34,0 |
47,8 |
|
|
4 |
6,2 |
9,95 |
4,58 |
1,24 |
10,2 |
27,4 |
6,52 |
35,4 |
49,7 |
|
|
5 |
7,4 |
7,17 |
3,49 |
3,55 |
10,2 |
26,6 |
4,39 |
35,2 |
49,5 |
|
|
Мертвая фитомасса |
1 |
5,6 |
2,90 |
1,04 |
4,93 |
7,12 |
35,7 |
14,13 |
- |
- |
|
2 |
5,2 |
1,33 |
- |
3,95 |
5,06 |
43,1 |
35,98 |
31,3 |
44,0 |
|
|
3 |
4,8 |
0,07 |
0,88 |
2,68 |
7,44 |
39,4 |
15,28 |
38,8 |
54,5 |
|
|
4 |
5,8 |
1,91 |
0,81 |
2,94 |
6,50 |
34,2 |
15,25 |
42,6 |
59,9 |
|
|
5 |
4,0 |
1,35 |
1,26 |
3,57 |
6,50 |
28,3 |
15,68 |
38,7 |
54,5 |
|
|
Корни |
1 |
6,0 |
следы |
следы |
следы |
9,31 |
28,3 |
13,19 |
- |
- |
|
2 |
4,4 |
- |
- |
- |
9,12 |
33,9 |
19,10 |
- |
- |
|
|
3 |
4,4 |
- |
- |
- |
8,25 |
30,5 |
40,49 песок |
- |
- |
|
|
4 |
3,6 |
- |
- |
- |
8,50 |
35,2 |
15,61 |
- |
- |
|
|
5 |
3,6 |
- |
- |
- |
7,75 |
35,1 |
39,37 песок |
- |
- |
|
- – не исследовано
Большой интерес представляет также изучение запасов макро- и микроэлементов в исследуемых растительных образцах. Особое значение имеет исследование азота, фосфора и калия, лимитирующих рост и развитие растений (табл. 2). Общие запасы азота в надземной части живых растений составляют 0,81-1,94%, калия – 0,27-1,30% и фосфора – 0,03-0,16%. Запасы данных элементов, особенно калия, в мертвой надземной фитомассе заметно снижаются. Видимо, это обусловлено оттоком этих элементов из стареющих тканей. Содержание азота составляет 0,81-1,14%, фосфора – 0,04-0,06% и калия – 0,23-0,39%. В подземной фитомассе значительно снижается концентрация фосфора, калия и в меньшей степени азота. Заметно увеличивается содержания магния.
Несмотря на различные концентрации, макроэлементы, содержащиеся в надземной (живой и мертвой) и подземной (корнях) фитомассе исследуемых образцов, составляют общие следующие аккумулятивные ряды:
надземная (живая) – N>K>Ca>P>Mg;
надземная (мертвая) – Сa> N> K> Mg> P;
подземная (корни) – N> Ca> K> Mg> P.
Биологические достоинства растительных кормов наряду с определенным содержанием органических соединений характеризуются наличием и микроэлементов. Многие микроэлементы входят в структуру таких биологически активных веществ, как витамины, ферменты, гормоны, и принимают непосредственное участие в сложных обменных процессах в организме животных. Поэтому недостаточное содержание отдельных химических элементов в пастбищной траве и других растительных кормах пагубно отражается на организме животных. Среди микроэлементов, обеспечивающих нормальный обмен веществ в животном организме, особое место занимают медь, кобальт, марганец, цинк и железо [7, 8]. Общие запасы этих микроэлементов в исследуемых растительных образцах надземной живой фитомассы представлены в таблице 2.
Сравнение наших данных содержания макро- и микроэлементов в исследуемых образцах с пороговыми концентрациями данных элементов в кормовых растениях [9] позволило выявить недостаточную их обеспеченность Р, Мg, Zn и частично Си. В пределах нормы и выше отмечены микроэлементы N, Са, К, Mn, Pb, Cd и Fe соответственно.
Таким образом, зеленая масса изученных степных фитоценозов соответственно своим биохимическим показателям имеет относительно хорошую кормовую ценность. Однако при выпасе животных на зимней ветоши, где наблюдается недостаточность протеина, каротина, фосфора и других важных элементов питания, необходимо обязательно вскармливать животных хорошим сеном и концентрированными кормами. С целью профилактики заболеваний, связанных с дефицитом микроэлементов (Р, Мg, Zn, и Си), необходима оптимизация содержания их путем обогащения ими кормовых растений.
Таблица 2
Элементарный химический состав растительных остатков (в воздушно-сухом веществе) степных фитоценозов Монголии
|
Растительные образцы |
Площадка |
Макроэлементы, в % |
Микроэлементы, мг/кг |
|||||||||
|
N |
P |
Ca |
Mg |
К |
Zn |
Cu |
Mn |
Fe |
Pb |
Cd |
||
|
Зеленая фитомасса |
1 |
1,94 |
0,16 |
0,94 |
следы |
1,30 |
13,94 |
6,24 |
38,07 |
142,47 |
1,78 |
0,10 |
|
2 |
1,82 |
0,09 |
0,69 |
0,08 |
1,10 |
10,54 |
3,90 |
17,27 |
100,56 |
0,38 |
0,03 |
|
|
3 |
2,14 |
0,11 |
0,66 |
0,06 |
1,12 |
11,21 |
4,99 |
17,87 |
176,65 |
0,52 |
0,01 |
|
|
4 |
1,64 |
0,13 |
0,50 |
0,13 |
1,09 |
8,28 |
2,12 |
20,76 |
165,79 |
0,24 |
0,01 |
|
|
5 |
1,63 |
0,09 |
0,48 |
0,07 |
0,89 |
8,05 |
2,59 |
15,94 |
171,94 |
0,60 |
0,02 |
|
|
Мертвая фитомасса |
1 |
1,14 |
0,06 |
1,20 |
0,13 |
0,45 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
2 |
0,81 |
0,03 |
0,92 |
0,11 |
0,28 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
|
3 |
1,19 |
0,04 |
1,67 |
0,24 |
0,27 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
|
4 |
1,04 |
0,05 |
0,82 |
0,07 |
0,39 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
|
5 |
1,04 |
0,06 |
1,19 |
0,11 |
0,23 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
|
Корень |
1 |
1,49 |
0,06 |
0,89 |
0,33 |
0,49 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
2 |
1,46 |
0,05 |
1,32 |
0,23 |
0,30 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
|
3 |
1,32 |
0,03 |
0,81 |
0,05 |
0,34 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
|
4 |
1,36 |
0,06 |
0,50 |
0,05 |
0,41 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
|
5 |
1,24 |
0,05 |
0,66 |
0,09 |
0,41 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
- – не исследовано.
